三、电磁环境及电磁污染途径-11.ppt

第3章电磁环境及电磁污染途径,静电的放电与人体放电模型雷电的破坏作用辐射干扰源电磁干扰三要素,一、静电危害的机理,1、静电的形成,接触分离,感应起电,热电起电、压电起电、喷射起电,摩擦起电实质上是接触分离起电,常见材料的摩擦起电序列：人体、玻璃、云母、聚酰胺、毛织品、毛皮、丝绸、铝、纸、棉花、钢铁、木头、硬橡胶、聚酯薄膜、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯（PVC）,2、静电的放电与人体放电模型,C人体=人体和大地之间的电容R人体=人体的电阻L人体=人体的电感C臂=人手臂与大地之间的电容C臂键=人手臂与键盘之间的电容R臂=人手臂放电路径的电阻,L臂=人手臂放电路径的电感C指=人手、手指与键盘之间的电容C键盘=键盘与大地之间的电容R键盘=键盘到大地路径的电阻L键盘=键盘到大地路径的电感,Tr（上升时间）=200ps至100nsTS（尖峰宽度）=0.5ns至10sTt（持续长度）=100ns至2ms,人体金属模型的仿真,模拟带电人体通过手持的小金属件，如螺丝刀、钥匙等，对其它物体产生放电时的情形,人体老虎车模型的仿真,模拟作业人员手持手推车等金属搬运工具作业时的静电放电过程,3、静电的危害,电压超过元件介质的击穿强度，导致元件损坏；静电放电的能量使节点的温度超过半导体硅的熔点；受到潜在损坏。,二、雷电,电量大（25100C）发热强（5002000J）产生强大的冲击性机械力（50006000N）传输远,静电感应雷；电磁感应雷。,电源浪涌信号系统浪涌,3、常见的防雷产品,接闪器,低压电源避雷器,通信线路避雷器：既要满足防雷技术要求，还要保证传输指标要求,电容小、残压低、通流大、响应快,接地装置,三、自然辐射,1、宇宙噪声：太阳辐射和银河系无线电辐射,银河系无线电辐射：150200MHz太阳的热辐射：十几MHz30GHz太阳飞出的带电粒子引起地球磁场的变化,2、大气中的电流电场、闪电和雷暴的电场,3、地磁场,4、电子噪声,人工电磁干扰,一、辐射干扰源：以电磁波形式传播的干扰,条件：1.有辐射源2.能辐射出去,结构式开放式的；几何尺寸和电磁波的波长必须同一量级；即有天线效应,最常接触的从30MHz-30000MHz(10m-0.01m),1、发送设备：通过发送天线，通过编制屏蔽层和通风管道，通过连接电缆向外辐射,2、本地振荡器：在多数设备中，主要的发射源是PCB上的电路（时钟、视频和数据驱动器，其他振荡器）中流动的电流，可用载有骚扰电流的小环天线模型描述。计算机内包含几个晶振；时钟频率(4.77MHz3GHz)又分成许多其它频率时钟；像素数据的速率相当高，处于高频区域,3、设备功能非线性产生的辐射：电路中器件工作在非线性状态时所产生的干扰不希望的谐波分量和互调产物,4、核电磁脉冲辐射:脉冲上升时间较短（10ns）频谱极宽（超长波到微波波段的低端）场强极强（电场强度：10V/m；磁场强度：100A/m）能量极大（4X109J）若电子设备或系统天线直接接收核电磁脉冲，轻则干扰有用信号，重则因焦耳热使电子系统受到损坏使大气发生异常电离，造成电波传输的衰减、折射和反射传播距离远，干扰、损伤和破坏区域广,5、电弧辐射：当开关、继电器触点开启和闭合时，触点间会产生电弧触点上电压变化大于1V/s电压超过负电触点的额定值Varc负载电流超过任一触点的额定电流Iarc电弧产生时，电路常常会自激振荡电缆中会串入大量的电弧辐射能量静电放电一般表现为高电压小电流，电弧一般表现为低电压大电流,二、传导干扰源,1、信息传导干扰源：带有信息的无用信号对电子设备产生的干扰发射能量泄漏到接收机回路电流产生的级间耦合：雷达发射机、地线回路固定频率连续波产生干扰及由于脉冲波形的电流、电压上升前沿陡峭，含有丰富的高次谐波引起感应：周期性信号发生器、多谐振器、计算机时钟、固定快速继电器交流声进入系统以后，开始时电压很低还不能形成干扰，而经过系统后被逐级放大而形成干扰：脉冲发生器重复频率交流声、时钟序列重复交流声、时钟重复频率交流声、扫描电路频率交流声,2、电磁噪声传导干扰源：不带任何信息的电磁噪声对电子设备的干扰电源接线端上会产生传导干扰电压：真空吸尘器、旋转电机电流的突然改变：换向器（整流器）、断路器凸轮触点、转换开关、电源开关电路电击穿瞬间会产生射频噪声：荧光灯、高压汞灯因有电动机、整流器、继电器、啮合电；啮合电磁铁、步进开关、荧光灯、高压汞灯等产生干扰引入电源线：数字设备输出端有交流声干扰：直流电源输出端因为使用交流发电机、电磁线圈及点火系统产生传导干扰：机动车干扰脉冲式电流产生传导干扰：静态功率设备,3、传导干扰源的频谱,日常生活中使用的频率,电力线上测得的干扰时域波形,叠加产生的干扰后的频谱,三、电磁干扰三要素,1、敏感设备的敏感度度量,敏感度主要取决于电子设备的灵敏度和频带宽度，一般认为灵敏度与敏感度成反